集成放大电路的特点.pptx

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1、人们经常以电子器件每一次重大变革作为衡量电子技术发展的标志。人们经常以电子器件每一次重大变革作为衡量电子技术发展的标志。将将19041904年出现的电真空器件称为年出现的电真空器件称为第一代第一代，19481948年出现的半导体器件称为年出现的半导体器件称为第二代第二代，19591959年出现的集成电路称为年出现的集成电路称为第三代第三代，19741974年出现的大规模集成电路称为年出现的大规模集成电路称为第四代第四代。随着集成工艺的发展，电子技术已经日益广泛地应用于人类社会的各个方面。随着集成工艺的发展，电子技术已经日益广泛地应用于人类社会的各个方面。下页下页上页上页首页首页第1页/共59页

2、二、集成电路的分类下页下页上页上页1.1.按功能的不同可分为按功能的不同可分为数字集成电路数字集成电路（输入量和输出量为高、低两种电平且具有一定逻辑关系的电路），（输入量和输出量为高、低两种电平且具有一定逻辑关系的电路），模拟集成电路模拟集成电路（数字集成电路以外的集成电路统称为模拟集成电路）。（数字集成电路以外的集成电路统称为模拟集成电路）。2.2.按模拟集成电路的类型可分为按模拟集成电路的类型可分为集成运算放大器、集成功率放大器、集成高频放大器、集成中频放大器、集成比较集成运算放大器、集成功率放大器、集成高频放大器、集成中频放大器、集成比较器、集成乘法器、集成稳压器、集成数模和模数转换器以

3、及锁相环等。器、集成乘法器、集成稳压器、集成数模和模数转换器以及锁相环等。3.3.按构成有源器件的类型可分为按构成有源器件的类型可分为双极型双极型和和单极型单极型。首页首页第2页/共59页三、集成电路的特点1.参数精度不高，受温度影响较大，但对称性好。参数精度不高，受温度影响较大，但对称性好。2.电阻值范围有一定局限性，一般在几十欧到几十千欧电阻值范围有一定局限性，一般在几十欧到几十千欧之间。之间。3.常用三极管代替电阻，尤其是大电阻。常用三极管代替电阻，尤其是大电阻。4.集成电路工艺不适于制造几十皮法以上的电容器，放集成电路工艺不适于制造几十皮法以上的电容器，放大级之间通常采用直接耦合方式。

4、大级之间通常采用直接耦合方式。5.一般情况下，一般情况下，PNPPNP管只能做成横向的，管只能做成横向的，值较小值较小 （1010）。）。上页上页首页首页第3页/共59页第二节 集成运放的主要技术指标集成运放的符号集成运放的符号集成运放的技术指标集成运放的技术指标下页下页总目录总目录第4页/共59页一、集成运放的符号A A+-U U-U U+U Uo o下页下页下页下页由于集成运放的输入级通常由差分放大电路组成，由于集成运放的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端和一个输出端。因此一般具有两个输入端和一个输出端。反相输入端反相输入端输入信号与输出信输入信号与输出信号的相位相反号的

5、相位相反同相输入端同相输入端输入信号与输出信输入信号与输出信号的相位相同号的相位相同输出端输出端开环放大倍数开环放大倍数上页上页首页首页第5页/共59页二、集成运放的主要技术指标1.开环差模电压增益 A Aodod它的定义是它的定义是A Aod od=20lg20lg U Uo o U U-U U+下页下页下页下页A Aodod是指运放无外加反馈情况下的直流差模增益，一般用对数表示，单位为分贝。是指运放无外加反馈情况下的直流差模增益，一般用对数表示，单位为分贝。A Aodod是决定运放精度的重要因素，理想情况下希望是决定运放精度的重要因素，理想情况下希望A Aodod为无穷大。为无穷大。实际集

6、成运放一般实际集成运放一般A Aodod为为100dB100dB左右，左右，高质量的集成运放高质量的集成运放A Aodod可达可达140dB140dB以上。以上。上页上页首页首页第6页/共59页2.输入失调电压 U UIoIo3.输入失调电压温漂 UUIOIOd dU UIoIod dT T它的定义是它的定义是 UIO UIO=下页下页下页下页U UIoIo的定义是，为了使输出电压为零，在输入端所需要加的补偿电压。的定义是，为了使输出电压为零，在输入端所需要加的补偿电压。其数值表征了输入级差分对管其数值表征了输入级差分对管U UBEBE失配的程度，在一定程度上也反映温漂的大小。失配的程度，在一

7、定程度上也反映温漂的大小。一般运放一般运放U UIoIo的值为的值为110mV110mV，高质量的在，高质量的在1mV1mV以下。以下。表示失调电压在规定工作范围内的温度系数，是衡量运放温漂的重要指标。表示失调电压在规定工作范围内的温度系数，是衡量运放温漂的重要指标。上页上页首页首页第7页/共59页4.输入失调电流 I IIOIO5.输入失调电流温漂 I I IOIO即即I IIO IO=I IB1 B1-I IB2B2d dI IIoIod dT T I I IOIO的定义是的定义是 I IIO IO=下页下页上页上页I IIOIO的定义是当输出电压等于零时，两个输入端偏置电流之差，的定义是

8、当输出电压等于零时，两个输入端偏置电流之差，用以描述差分对管输入电流的不对称情况，一般运放为几十至一百纳安，高质量的用以描述差分对管输入电流的不对称情况，一般运放为几十至一百纳安，高质量的低于低于1nA1nA。代表输入失调电流的温度系数。一般为每度几纳安，高质量的只有每度几十皮安。代表输入失调电流的温度系数。一般为每度几纳安，高质量的只有每度几十皮安。首页首页第8页/共59页6.输入偏置电流 I IIBIB即即I IIO IO=I IB1 B1+I IB2B21 12 2下页下页上页上页I IIBIB 是衡量差分对管输入电流绝对值大小的指标，是衡量差分对管输入电流绝对值大小的指标，它的值主要决

9、定于集成运放输入级的静态集电极电流及输入级放大管的值。它的值主要决定于集成运放输入级的静态集电极电流及输入级放大管的值。一般集成运放的输入偏置电流愈大，其失调电流愈大。一般集成运放的输入偏置电流愈大，其失调电流愈大。I IIBIB的定义是当输入电压等于零时，两个输入端偏置电流的平均值，的定义是当输入电压等于零时，两个输入端偏置电流的平均值，首页首页第9页/共59页7.差模输入电阻 r ridid8.共模抑制比K KCMRCMR9.最大共模输入电压 U UIcmIcm U UIdIdr ridid的定义是的定义是r ridid =I IIdId集成运放输入端所能承受的最大共模电压。集成运放输入端

10、所能承受的最大共模电压。它的定义是它的定义是K KCMRCMR =20lg20lgA Aodod A Acdcd下页下页上页上页用以衡量集成运放向信号源索取电流的大小。用以衡量集成运放向信号源索取电流的大小。用以衡量集成运放抑制温漂的能力。用以衡量集成运放抑制温漂的能力。首页首页第10页/共59页10.最大差模输入电压 U UIdmIdm11.-3dB带宽 f fHH12.单位增益带宽 BWBWGG13.转换速率 S SRR集成运放反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。集成运放反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。A Aodod下降下降 3dB 3dB 时的频率。时的频率。上页

11、上页A Aodod降至降至 0dB 0dB 时的频率。时的频率。在额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时，输出电压的最大变化率，单位在额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时，输出电压的最大变化率，单位为为V/V/s s。首页首页第11页/共59页第三节 集成运放的基本组成部分偏置电路偏置电路差分放大输入级差分放大输入级中间级中间级输出级输出级下页下页总目录总目录第12页/共59页向各放大级向各放大级提供合适的提供合适的偏置电流偏置电流克服零克服零点漂移点漂移提供负载所提供负载所需功率及效需功率及效率率提供电压提供电压放大倍数放大倍数集成运放的基本组成部分输入级输入级中间级中间级输出级输

12、出级偏置电路偏置电路集成运放的基本组成下页下页上页上页首页首页第13页/共59页I IB2 B2 I IB1 B1 V VT1 T1 V VT2 T2 U UBE2 BE2 U UBE1 BE1+-+R R+V VCCCC一、偏置电路1.1.镜像电流源镜像电流源V VCC CC-U UBE1BE1R RI IC2 C2 I IREF REF=V VCC CC-U UBE1BE1R RI IREFREF I IC1 C1 2 2I IB BI Ic2c2 I IREFREF-2-2I IB B当当 2 2 时时下页下页上页上页首页首页第14页/共59页I IB2 B2 I IB1 B1 2 2I

13、 IB BV VT1 T1 V VT2 T2 R RR R1 1R R2 2+V+VCCCCU UBE1 BE1 U UBE2BE22.2.比例电流源比例电流源U UBE1 BE1+I IE1E1R R1 1=U UBE2 BE2+I IE2E2R R2 2I IE1E1R R1 1 I IE2E2R R2 2I IC2C2 R R1 1R R2 2I IC1C1R R1 1R R2 2I IREFREFI IREF REF I Ic2 c2 I Ic1 c1 U UBE2 BE2 U UBE1 BE1+-+I IE1 E1 I IE2 E2 下页下页上页上页首页首页第15页/共59页I IR

14、EF REF I IB2 B2 I IB1 B1 I Ic1 c1 2 2I IB BV VT1 T1 V VT2 T2 R RR Re e+V VCCCC3.3.微电流源微电流源U UBE1BE1 -U UBE2BE2 =I IE2E2R Re eI Ic2 c2 U UBE2 BE2 U UBE1 BE1+-+I IC2C2R Re eU UBEBE U UT T ln nI ICCI IS SU UBE1BE1 U UBE2BE2 U UT T(ln nI IC1C1I IS1S1I IC2C2I IS2S2 ln n)I IC2 C2 R Re eU UT T ln nI IC1C1I

15、 IC2C2 I IC2 C2 R Re eI IE2 E2 下页下页上页上页首页首页第16页/共59页 例例5.3.1 5.3.1 图示为集成运放图示为集成运放LM741LM741偏置电路的一部分，假设偏置电路的一部分，假设V VCCCC =V VEEEE =15V=15V ，所有三极，所有三极管的管的U UBEBE =0.7V=0.7V ，其中，其中NPNNPN三极管的三极管的 22，横向，横向PNPPNP三极管的三极管的=2=2 ，电阻，电阻R R5 5 =39k=39k 。下页下页上页上页I Ic13 c13 V VT11 T11 V VT10 T10 R R4 4+V VCCCCV

16、VT13 T13 V VT12 T12 R R5 5-V VEEEEI Ic10 c10 I IREF REF 估算基准电流估算基准电流I IREFREF ；分析电路中各三极管组成何种电流源；分析电路中各三极管组成何种电流源；估算估算V VT13T13的集电极电流的集电极电流I Ic13 c13；若要求若要求I Ic10 c10=28=28 A A，试估算电阻，试估算电阻R R4 4的阻值。的阻值。首页首页第17页/共59页下页下页上页上页I Ic13 c13 V VT11 T11 V VT10 T10 R R4 4+V VCCCCV VT13 T13 V VT12 T12 R R5 5-V

17、VEEEEI Ic10 c10 I IREF REF 解：解：由图可得由图可得 V VT12T12与与V VT13T13组成镜像电流源，组成镜像电流源，V VT10T10 、V VT11T11与与R R4 4组成微电流源。组成微电流源。首页首页第18页/共59页下页下页上页上页I Ic13 c13 V VT11 T11 V VT10 T10 R R4 4+V VCCCCV VT13 T13 V VT12 T12 R R5 5-V VEEEEI Ic10 c10 I IREF REF 不能简单认为不能简单认为I Ic13c13 I IREF REF。可认为可认为 I Ic11c11 I IREF

18、 REF。首页首页第19页/共59页二、差分放大输入级+-u uo o+-+-+-u uididu uididu uidid1 12 21 12 2+V+VCCCCR R2 2R R1 1R Rb1b1R Rb2b2R Rc1c1R Rc2c2VTVT1 1VTVT2 21.1.基本形式差分放大电路基本形式差分放大电路 电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。两个输入、两个输出两管静态工作点相同（1 1）电路组成）电路组成下页下页上页上页首页首页第20页/共59页温度变化时，温度变化时，U UC1 C1 和和U UC2 C2 变化一致，变化一致，u uO O 保持

19、不变。保持不变。uo=VC1 VC2 =0uo=(VC1+VC1 )(VC2+VC2)=0静态时，ui1=ui2 =0当温度升高时ICVC （两管变化量相等）对称差动放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。对称差动放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。下页下页上页上页首页首页+-u uo o+-+-+-u uididu uididu uidid1 12 21 12 2+V+VCCCCR R2 2R R1 1R Rb1b1R Rb2b2R Rc1c1R Rc2c2VTVT1 1VTVT2 2第21页/共59页（2 2）差模输入电压和共模输入电压）差模输入电压和共模输入电压差模输入电压差

20、模输入电压 u uIdId 两个输入电压大小相等、极性相反。下页下页上页上页差模输入差模输入电压电压首页首页+-u uo o+-+-+-u uididu uididu uidid1 12 21 12 2+V+VCCCCR R2 2R R1 1R Rb1b1R Rb2b2R Rc1c1R Rc2c2VTVT1 1VTVT2 2第22页/共59页下页下页上页上页共模输入电压共模输入电压 u uIcIc 两个输入电压大小相等、极性也相同。+-u uo o+-u uIcIc+V+VCCCCR RR RR Rb bR Rb bR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2共模输入共模输入电压电压首

21、页首页第23页/共59页下页下页上页上页实际上，在差分放大电路的两个输入端加上任意大小、任意极性的输入电压实际上，在差分放大电路的两个输入端加上任意大小、任意极性的输入电压u uI1I1和和u uI2I2 ，都可以将它们认为是某个差模输入电压和某个共模输入电压的组合。，都可以将它们认为是某个差模输入电压和某个共模输入电压的组合。其中差模输入电压其中差模输入电压u uIdId和共模输入电压和共模输入电压u uIcIc的值分别为的值分别为:例5.3.2 uI1=5 mV,uI2=1 mV 则:uId=4 mV uIc=3 mV 首页首页第24页/共59页差模电压放大倍数差模电压放大倍数 A Ad

22、d u uo o =u uc1c1 u uc2c2=2=2 u uc1c11 12 2=2 2 A Au1u1 u ui i u uc1c1 =-=-u uc2c2 =1 12 2A Au1u1 u ui i牺牲一个放大管的放大倍数换取对零点漂移的抑制，但不理想，因电路不可能完全对称，单端输出时失去对零点漂移的抑制能力。下页下页上页上页（3 3）差模电压放大倍数、共模电压放大倍数和共模抑制比）差模电压放大倍数、共模电压放大倍数和共模抑制比 u uo o u ui i=A Au1u1A Ad d=首页首页第25页/共59页共模放大倍数共模放大倍数A Ac c =u uo o u uicic共模抑

23、制比共模抑制比下页下页上页上页差模放大倍数差模放大倍数共模放大倍数共模放大倍数 K KCMRCMR越大，说明差放分辨越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。共模抑制比共模抑制比首页首页第26页/共59页+-u uo o+-+-+-u uididu uididu uidid1 12 21 12 2+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEER Re e2.2.长尾式差分放大电路长尾式差分放大电路 引入共模负反馈引入共模负反馈降低单管零点漂移降低单管零点漂移提高了共模抑制比提高

24、了共模抑制比补偿补偿R Re e 上的直流压降，上的直流压降，提供静态基极电流提供静态基极电流下页下页上页上页(1)(1)电路组成电路组成首页首页第27页/共59页+-u uo o+-+-+-u uididu uididu uidid1 12 21 12 2+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEER Re e(2)(2)静态分析静态分析I IBQBQR R +U UBEQBEQ +2 2 I IEQEQR Re e =V VEEEEV VEE EE-U UBEQBEQR R+2(1+2(1+)R Re eV VCCCC-I ICQ CQ

25、R Rc c I IBQ BQ-I IBQ BQ R RI IB BI IB BI IC CI IC CU UC CU UC C+-U UBEBEU UBEBE+-2I2IE EU UB B下页下页上页上页首页首页仿真仿真第28页/共59页（3 3）动态分析动态分析A Ad d=u uo o u uI I=A Au1u1Ad=-=-R R+r rbebe（R Rc c/）1 12 2R RL L Rid=2 2（R R+r rbe be）Ro=2 2 R Rc c+-u uo o u uI1I1R RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2 u uI2I2R RR RL L1 12

26、 2R RL L1 12 2+-u ui i u uc2c2 u uc1c1下页下页上页上页+u uI1I1R RR Rc cVTVT1 1R RL L1 12 2 u uc1c1-u uo o=2=2u uc1c1 u ui i=u uI1 I1-u uI2 I2 =2=2u uI1I1首页首页第29页/共59页 例例5.3.35.3.3在长尾式差分放大电在长尾式差分放大电路中常接入调零电阻路中常接入调零电阻R Rw w确保静态确保静态时输出为零，如右图所示。时输出为零，如右图所示。静态分析：静态分析：I IBQBQ=V VEE EE-U UBEQBEQR R+(+(1 1+)（2 2R R

27、e e+0.50.5 Rw)U UCQCQ=V VCCCC-I ICQ CQ R Rc cI ICQCQ I IBQ BQ U UBQBQ=-=-I IBQ BQ R RI IBQBQR R +U UBEQBEQ +I IEQ EQ（2 2 R Re e +0.50.5 Rw)=V VEEEE下页下页上页上页+-u uo ou uI2I2+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEER Re e接Rw的长尾式差分放大电路R Rw wR RL Lu uI1I1首页首页第30页/共59页动态分析：动态分析：+u uI1I1R RR Rc cVTVT

28、1 1R RL L1 12 2 u uc1c1-0.50.5R Rw wA Ad d=u uo o u uI I=A Au1u1A Ad d=-=-R R+r rbe be+（R Rc c/）1 12 2R RL L R Ro o=2 2 R Rc c u uI1I1=（R R+r rbebe）i ib b+0.50.5R Rw w i ie e u uc1c1=（R Rc c/）1 12 2R RL L i ib b（1 1+）R Rww2 2R Ridid=2 2 R R+r rbe be+（1 1+）R Rw w2 2 下页下页上页上页+-u uo o u uI1I1R RR Rc cR

29、 Rc cVTVT1 1VTVT2 2 u uI2I2R R交流通路R RL L1 12 2R RL L1 12 20.50.5R Rw w0.50.5R Rw w首页首页第31页/共59页3.3.恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路用恒流三极管代替阻值很大的长尾电阻Re，既可有效抑制零漂，又便于集成。（1 1）电路组成电路组成+-u uo ou uI2I2+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEER RL Lu uI1I1I I简化表示法下页下页上页上页恒流源式差分放大电路+-u uo ou uI2I2+V+VCCCCR RR RR

30、Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEER Re eR Rb1b1R RL Lu uI1I1R Rb2b2VTVT3 3首页首页第32页/共59页(2)(2)静态分析静态分析通常可从确定恒流三极管的电流开始。恒流源式差分放大电路+-u uo ou ui2i2+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEER Re eR Rb1b1R RL Lu ui1i1R Rb2b2VTVT3 3U URb1 Rb1=R Rb1b1R Rb1 b1+R Rb2b2(V VCC CC+V VEE EE)I ICQ3 CQ3 I IEQ3E

31、Q3=R Re eU URb1 Rb1 U UBEQ3BEQ3I ICQ1 CQ1=I IEQ2EQ2 1 12 2I ICQ3CQ3 I IBQ1 BQ1=I IBQ2BQ2 I ICQ1CQ1U UBQ1 BQ1=U UBQ2BQ2=-=-I IBQ1 BQ1 R R U UCQ1 CQ1=U UCQ2CQ2=V VCC CC -I ICQ1CQ1R RCC下页下页上页上页首页首页仿真仿真第33页/共59页+-uoui2+VCCRRRcRcVT1VT2-VEEReRwui1R1VT3VDz 例例5.3.45.3.4 估算图示电路的静态工作点和差模电压放大倍数估算图示电路的静态工作点和差模电

32、压放大倍数A Ad d 。下页下页上页上页首页首页第34页/共59页U UB1B1=-I IB1B1R RI IE3E3I IC3C3I IC1C1I IC2C2U UC1C1U UC2C2I IB1B1I IB1B1解：静态工作点解：静态工作点下页下页上页上页+-uouI2+VCCRRRcRcVT1VT2-VEEReRwuI1R1VT3VDz1 12 2I IC3C3I IC1 C1=U UC1C1=V VCC CC -I ICQCQR RC C I ICQ1CQ1I IB1B1 =U Uz z-U UBE3BE3R Re eI IE3E3 =首页首页仿真仿真第35页/共59页Ad=-=-R

33、 R+r rbe be+R Rc c （1 1+）R Rw w2 2解：差模电压放大倍数解：差模电压放大倍数下页下页上页上页+-uoui2+VCCRRRcRcVT1VT2-VEEReRwui1R1VT3VDz恒流源式差放恒流源式差放的交流通路与的交流通路与长尾式电路的长尾式电路的交流通路相同交流通路相同二者的差模电二者的差模电压放大倍数、压放大倍数、差模输入电阻差模输入电阻和输出电阻均和输出电阻均相同相同首页首页第36页/共59页4.4.差分放大电路的输入、输出接法差分放大电路的输入、输出接法（1 1）差分输入、双端输出差分输入、双端输出下页下页上页上页+-u uo o+V+VCCCCR RR

34、 RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEEu ui iI I+-首页首页第37页/共59页（2 2）差分输入、单端输出差分输入、单端输出将双端信号转化为单端信号。下页下页上页上页首页首页+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEEu ui iI I+-+-u uo o第38页/共59页（3 3）单端输入、双端输出单端输入、双端输出将单端信号转化为双端输出。下页下页上页上页+-u uo o+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEEu ui iI I+-首页首页第

35、39页/共59页（4 4）单端输入、单端输出单端输入、单端输出抑制零漂能力较强,可使输入、输出电压反相或同相。+-u uo o+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEEu ui iI I+-下页下页上页上页首页首页仿真仿真第40页/共59页结论：结论：1.1.双端输出时双端输出时A Ad d A Au1u1R Ro o=2 2 R Rc c理想情况下理想情况下K KCMRCMR=2.2.单端输出时单端输出时Ad =Au11 12 2R Ro o=R Rc cK KCMRCMR不如双端输出时高，不如双端输出时高，可选择从不同的三极管输出，使可

36、选择从不同的三极管输出，使ui与与uo反相或同相。反相或同相。3.单端输入时单端输入时两个三极管仍基本工作在差分状态。两个三极管仍基本工作在差分状态。R Ridid 2 2（R R+r rbe be）下页下页上页上页首页首页第41页/共59页三、中间级1.1.有源负载有源负载要求有较高的电压增益和输入电阻，向输出级提供较大的推动电流，实现差分与单端信号间的转换。I IVTVT2 2 R RVTVT3 3 VTVT1 1 u ui i u uo o-+-+V VCCCC放大管放大管用三极管代替负载用三极管代替负载电阻电阻R RC C ，组成有，组成有源负载，获得较高源负载，获得较高的电压放大倍数

37、的电压放大倍数下页下页上页上页首页首页第42页/共59页2.2.复合管复合管集成运放的中间级采用复合管时，不仅可以得到很高的电流放大系数，以便提高本级集成运放的中间级采用复合管时，不仅可以得到很高的电流放大系数，以便提高本级的电压放大倍数，而且能够大大提高本级的输入电阻，以免对前级放大倍数产生不良的电压放大倍数，而且能够大大提高本级的输入电阻，以免对前级放大倍数产生不良影响。影响。V VT T1 1V VT T2 2VTVT3 3 R RVTVT4 4 u ui i u uo o-+-+V VCCCCI IREFREF根据基准电流根据基准电流I IREFREF ，即可确定放大管的即可确定放大管

38、的工作电流。工作电流。下页下页上页上页首页首页第43页/共59页+V+VCCCCVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEEu ui iI I+-VTVT4 4VTVT3 3下页下页上页上页 i iC2C2 -i iC4C4 i iC3C3 i iC4C4 i iC1C1 i iC3C3 i iC1C1 =-i iC2C2 i iOO =i iC4C4 -ic ic2 2 =2 2 i iC4C4放大管放大管 足够大足够大i iC3C3i iC1C1i iC2C2i iC4C4i iOO电路虽然采用单端输出接法，却可以得到相当于双端输出时的输出电流变化量。电路虽然采用单端输出接法，却可以得到相

39、当于双端输出时的输出电流变化量。有源负载有源负载有源负载差分放大电路有源负载差分放大电路首页首页第44页/共59页四、输出级集成运放输出级的主要作用是提供足够的输出功率以满足负载的需要，集成运放输出级的主要作用是提供足够的输出功率以满足负载的需要，同时还应具有较低的输出电阻，以增强带负载能力。同时还应具有较低的输出电阻，以增强带负载能力。有较高的输入电阻，以免影响前级的电压放大倍数。有较高的输入电阻，以免影响前级的电压放大倍数。一般不要求输出级提供很高的电压放大倍数。一般不要求输出级提供很高的电压放大倍数。应设法尽可能减小输出波形的失真。应设法尽可能减小输出波形的失真。应有过载保护，以防止在输

40、出端意外短路或负载电流过大时烧毁功率三极管。应有过载保护，以防止在输出端意外短路或负载电流过大时烧毁功率三极管。下页下页上页上页首页首页第45页/共59页1.1.互补对称电路互补对称电路下页下页上页上页集成运放的输出级基本上都采用各种形式的互补对称电路。集成运放的输出级基本上都采用各种形式的互补对称电路。为了避免产生交越失真，实际上通常采用甲乙类的为了避免产生交越失真，实际上通常采用甲乙类的OCLOCL或或OTLOTL互补对称电路。互补对称电路。当集成运放的输出功率比较大时，常常采用由两个或两个以上三极管组成的复合管当集成运放的输出功率比较大时，常常采用由两个或两个以上三极管组成的复合管所构成

41、的互补对称电路或准互补对称电路，以免要求前级放大级提供的推动电流太所构成的互补对称电路或准互补对称电路，以免要求前级放大级提供的推动电流太大。大。首页首页第46页/共59页2.2.过载保护电路过载保护电路V VD D3 3 、V VD D4 4 和 R Re1e1 、R Re2e2组成过载保护电路。工作电流正常时，V VD D3 3 、V VD D4 4 截止。若V VT T1 1正向电流增大，V VD D3 3导通，将V VT T1 1的基流分流，若V VT T2 2 反向电流增大，V VD D4 4导通，将V VT T2 2的基流分流。+V VCCCC-V VCCCCu uI I+-R R

42、L Lu uo oR Rb2b2R Rb1b1VDVD2 2VDVD1 1V VT T2 2V VT T1 1 二极管过载保护电路二极管过载保护电路VDVD3 3VDVD4 4R Re2e2R Re1e1下页下页上页上页首页首页第47页/共59页V VT T3 3 、V VT T4 4 和 R Re1e1 、R Re2e2组成过载保护电路。其工作原理与二极管过载保护电路类似。+V VCCCC-V VCCCCu uI I+-R RL Lu uo oR Rb2b2R Rb1b1VDVD2 2VDVD1 1V VT T2 2V VT T1 1 三极管过载保护电路三极管过载保护电路VTVT3 3VTV

43、T4 4R Re2e2R Re1e1下页下页上页上页首页首页第48页/共59页上页上页首页首页课堂练习课堂练习第49页/共59页第四节 集成运放的典型电路双极型集成运放双极型集成运放LM741LM741CMOSCMOS集成四运放集成四运放C14573C14573下页下页总目录总目录第50页/共59页一、双极型集成运放LM741LM741LM741是美国国家半导体公司的集成运放产品，是一类应用比较广泛的通用型集是美国国家半导体公司的集成运放产品，是一类应用比较广泛的通用型集成运放。成运放。VT1VT2R2VT8 VT9VT12VT13VT14VT3VT4VT7VT5VT6VT15VT16VT18

44、VT10VT11VT17VT19VT20R3R1R7R4R5R8R10R9R12R1150k1k1k7.5k4.5k50k5k5039k5025C130pF3521467下页下页上页上页首页首页第51页/共59页1.1.偏置电路偏置电路由由VT8 VT13以及电阻以及电阻R4 、R5等元件组成，等元件组成，流过流过R5的基准电流的基准电流VT1VT2R2VT8 VT9VT12VT13VT14VT3VT4VT7VT5VT6VT15VT16VT18VT10VT11VT17VT19VT20R3R1R7R4R5R8R10R9R12R1150k1k1k7.5k4.5k50k5k5039k5025C130

45、pF3521467下页下页上页上页首页首页第52页/共59页2.2.输入级输入级下页下页上页上页由由VT1 、VT2 、VT3 和和 VT4组成、共集组成、共集-共基差分放大电路，共基差分放大电路，VT5 和和 VT6构成有源负构成有源负载，代替电阻载，代替电阻Rc 。差分输入信号由。差分输入信号由VT1 、VT2的基极送入，从的基极送入，从VT4的集电极送出单端的集电极送出单端输出信号至中间级。输出信号至中间级。3.3.中间级中间级中间级电路的输入信号来自输入级中间级电路的输入信号来自输入级VT4和和 VT6的集电极，输出端接到输出级两个互补的集电极，输出端接到输出级两个互补对称放大管的输入

46、端。中间级由对称放大管的输入端。中间级由 VT16 、VT17组成的复合管充当放大管，组成单管组成的复合管充当放大管，组成单管共射放大电路，共射放大电路，VT13作为其有源负载。作为其有源负载。为了防止产生自激振荡，在中间级放大管的基极和集电极之间接入一个为了防止产生自激振荡，在中间级放大管的基极和集电极之间接入一个3030 F F的校正的校正电容电容。首页首页第53页/共59页下页下页上页上页4.4.输出级输出级输出级由输出级由NPNNPN三极管三极管VT14 和和PNPPNP三极管三极管 VT20 组成互补对称电路。组成互补对称电路。VT19 的作用是实的作用是实现过载保护。现过载保护。三

47、极管三极管 VT15和电阻和电阻R7 、R8的作用是为功率管提供静态基极电流，使电路工作在甲的作用是为功率管提供静态基极电流，使电路工作在甲乙类状态，以减小交越失真。乙类状态，以减小交越失真。在实际的互补对称功率输出级电路中，两个功率管基极之间的电压差常常需要根据在实际的互补对称功率输出级电路中，两个功率管基极之间的电压差常常需要根据静态工作点的要求进行调节。静态工作点的要求进行调节。LM741LM741原理电路中，两个功率管基极之间的电压即是原理电路中，两个功率管基极之间的电压即是 UCE15 。如果忽略。如果忽略 VT15的基流，的基流，这种电路称为这种电路称为U UBEBE扩大电路扩大电

48、路首页首页第54页/共59页下页下页上页上页5.5.引脚和连接方法引脚和连接方法VV调零端 反相输入端同相输入端空输出端调零端 81756432引脚VV1234567连接示意图A A首页首页第55页/共59页二、CMOS集成四运放C14573下页下页上页上页1.1.电路原理图电路原理图 P4P3P0P1P2uou11u12N2N3N1Rset IsetCVDDVSS第一级第二级P3 、P4组成共源级差分放大输入级。组成共源级差分放大输入级。N1 、N2为其有源负载。为其有源负载。P0和和P1构成镜像电流源。构成镜像电流源。N3 组成共源级放大电路，组成共源级放大电路，P2为有源负载。为有源负载

49、。C用以防止产生自激振荡。用以防止产生自激振荡。首页首页第56页/共59页下页下页上页上页电路特点电路特点 成本低廉、功耗小，适用于大量应用运放的场合；成本低廉、功耗小，适用于大量应用运放的场合；输入电阻高，通常大于输入电阻高，通常大于10109 9；通过外接偏置电阻，允许灵活地设定偏置电流；通过外接偏置电阻，允许灵活地设定偏置电流；单电源或双电源工作均可；单电源或双电源工作均可；与、电路兼容，在既有模拟电路又有数字逻辑电路的混合系统中使用十分方便。与、电路兼容，在既有模拟电路又有数字逻辑电路的混合系统中使用十分方便。工作电压低，输出驱动能力比双极型运放低得多。工作电压低，输出驱动能力比双极型运放低得多。首页首页第57页/共59页上页上页2.2.引脚引脚 uOABDCA5236749815131412 1110161C14573引脚排列图 uI1AuI2AVDDuI2BuI1BuOBIset(A,B)uODuI1DuI2DVSSuI2CuI1CuOCIset(C,D)首页首页第58页/共59页感谢您的观看！第59页/共59页